JP2005032429A - Slider, and system and method using slider - Google Patents
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Abstract
Description
スライダ上の電気パッドを通して電荷を用いて磁気ヘッドの浮動量を調整するための方法について記述する。
本発明は、磁気ハードディスクドライブに関する。より特定的には、本発明は、スライダ上の電気パッドを通して磁気記憶媒体上の磁気ヘッドの浮動量を調整する方法に関する。
A method for adjusting the floating amount of a magnetic head using an electric charge through an electric pad on a slider is described.
The present invention relates to a magnetic hard disk drive. More specifically, the present invention relates to a method for adjusting the floating amount of a magnetic head on a magnetic storage medium through an electrical pad on a slider.
ハードディスクドライブは、基本的に一連の回転可能なディスクまたは磁気読取りおよび書込み要素によりアクセスされるその他の磁気記憶媒体からなる一般的な情報記憶デバイスである。一般的にトランスジューサとして知られるこれらのデータ転送エレメントは、標準的に、ディスク上に形成された個別のデータトラック上に密な相対位置で保持されるスライダ本体により担持されまたはその中に埋込まれ、読取りおよび書込み動作を実施できるようにする。ディスク表面に対してトランスジューサを適切に位置づけるために、スライダ本体上に形成されたエアベアリング面(ABS)には、ディスクデータトラックの上にスライダおよびトランスジューサを「飛行させる」ために充分な揚力を与える流動空気流が提供される。磁気ディスクの高速回転により、その表面に沿ってかつディスクの接線方向に対し実質的に平行な方向に空気流または風流が生成される。その空気流は、高速回転するディスクの上でスライダが飛行できるようにするスライダ本体のABSと、連携する。実際には、この浮遊されたスライダは、その自己起動エアベアリングを介して、ディスク表面から物理的に離隔される。 A hard disk drive is a common information storage device consisting essentially of a series of rotatable disks or other magnetic storage media accessed by magnetic read and write elements. These data transfer elements, commonly known as transducers, are typically carried by or embedded within a slider body that is held in close relative position on individual data tracks formed on the disk. Enable read and write operations to be performed. In order to properly position the transducer relative to the disk surface, the air bearing surface (ABS) formed on the slider body provides sufficient lift to "fly" the slider and transducer over the disk data track. A flowing air stream is provided. The high speed rotation of the magnetic disk generates an air flow or wind flow along its surface and in a direction substantially parallel to the tangential direction of the disk. The airflow cooperates with the slider body ABS, which allows the slider to fly over a high-speed rotating disk. In practice, this suspended slider is physically separated from the disk surface via its self-actuating air bearing.
ABS設計における主要な目標のいくつかは、回転ディスクの表面に可能なかぎり接近させてスライダおよびそれに随伴するトランスジューサを飛行させること、そして可変の飛行条件とは無関係にその一定の近接距離を均一に維持することにある。エアベアリングスライダと高速回転磁気ディスクとの間の高さすなわち分離間隙は、一般に浮動量として定義づけられる。一般に、取付けられたトランスジューサまたは読取り/書込み素子は、回転ディスクの表面上のわずか約1マイクロインチ(25.4nm)未満のところを飛行する。スライダの浮動量は、取付けられた読取り/書込み素子の磁気ディスク読取りおよび記録能力に影響を及ぼす最も重要なパラメータの1つと考えられている。浮動量が相対的に小さいことにより、トランスジューサはディスク表面上における異なるデータビット位置間でのより大きい分解能を達成でき、かくしてデータ密度および記憶容量は改善される。相対的に小型でしかも強力なディスクドライブを利用する軽量コンパクトノート型コンピュータが益々人気を博するにつれて、浮動量を漸減させることの要求が一層増大してきている。 Some of the major goals in ABS design are to make the slider and its associated transducer fly as close as possible to the surface of the rotating disk, and to maintain that constant proximity distance regardless of variable flight conditions. It is to maintain. The height or separation gap between the air bearing slider and the high-speed rotating magnetic disk is generally defined as a floating amount. In general, the attached transducer or read / write element will fly less than about 1 microinches (25.4 nm) on the surface of the rotating disk. Slider float is considered to be one of the most important parameters affecting the magnetic disk read and recording capabilities of the attached read / write element. Due to the relatively small amount of float, the transducer can achieve greater resolution between different data bit locations on the disk surface, thus improving data density and storage capacity. As lightweight compact notebook computers that utilize relatively small and powerful disk drives have become increasingly popular, the demand for gradual reduction in float is increasing.
図1に示すように、一般的なカタマラン(catamaran)スライダ5について既知のABS設計では、ディスクに面するスライダ表面の外縁部に沿って延びる一対の平行なレール2および4を伴って形成することができる。さまざまな表面積および幾何形状をもつ3つ以上の付加的なレールを含むその他のABS形状もまた開発されてきた。2つのレール2および4は標準的に、前縁6から後縁8までスライダ本体の長さの少なくとも一部分に沿って走行している。前縁6は、回転ディスクが、後縁8に向かってスライダ5の長さを走行する際に先に通過するスライダの縁部として定義づけられる。図示するように、前縁6は、テーパー加工プロセスには大きな望ましくない許容誤差が一般的に伴うにもかかわらず、テーパーがかけられている。トランスジューサまたは磁気エレメント7は、標準的に、図1に示すように、スライダの後縁8に沿ったいずれかの場所に取り付けられる。レール2および4は、スライダが上方を飛行するためのエアベアリング面を形成し、高速回転ディスクにより形成される空気流と接触したときに必要な揚力が与えられる。ディスクが回転すると、生成された風または空気流はカタマランスライダレール2および4の下面に沿っておよびそのレール間を走行する。空気流がレール2および4の下方を通過すると、レールとディスクとの間の空気圧は増大し、かくして正の圧力付加および揚力が生じる。カタマランスライダは一般に、スライダを回転ディスクより上方の適切な高さのところで飛行させるのに充分な量の揚力または正の負荷力を作り出す。
As shown in FIG. 1, the known ABS design for a typical catamaran slider 5 is formed with a pair of
図2に例示するように、ヘッドジンバルアセンブリ40は、スライダに対して、その浮動量を示す垂直間隔、ピッチ角および横揺れ角といったいくつかの自由度を与える。図2に示すように、サスペンション74は、HGA40を、移動するディスク76(縁部70を有し、矢印80で表わされた方向に移動する)の上方に保持する。図2に示すディスクドライブの動作中、アクチュエータ72(例えば、ボイスコイルモータ(VCM))は、孤75全体にわたりディスク76のさまざまな直径(例えば内側径(ID)、中間径(MD)および外側径(OD))上にてHGAを移動させる。
As illustrated in FIG. 2, the
理想的には、ヘッド−ディスク間隔は、異なる温度において変化のない状態にとどまるべきである。しかしながら浮動量またはヘッド−ディスク間隔は、環境温度の変動と共に変化する。浮動量の変化の原因は、クラウンおよびキャンバといったようなヘッドの幾何形状の変化にある。極端に低い温度では、例えば浮動量の変化は、ヘッドの幾何形状の変化に起因して最大数ナノメートルにもなり、記録性能の低下やヘッドの機能不良を招く。この問題を解決するために、低温での浮動量変化を補償すべく2つの方法が用いられてきた。1つの方法では、ヘッド内に加熱用コイルを設け、これにより読取り−書込み領域を突出させる。実際のヘッド−ディスク間隔は変化せずにとどまる。加熱用コイルは、ウェーハレベルのときにヘッドに付加されることから、この方法は、製造プロセス全体をさらに複雑にする。代替的方法においては、書込み装置に高電流を流して磁極領域を加熱し、それを突出させて、浮動量の調整を行う。ここでわかるように、両方の技術共、磁極先端領域を突出させようとしている。これにより、最小浮動量点はその突出した磁極先端領域まで移動し、ディスク表面上のひずみのために発生すると考えられる接触に対し、磁極先端領域が保護されない状態のままに放置される可能性がある。 Ideally, the head-disk spacing should remain unchanged at different temperatures. However, the flying height or head-disk spacing changes with environmental temperature variations. The cause of the change in the floating amount is a change in the geometry of the head such as a crown and a camber. At an extremely low temperature, for example, a change in the floating amount can be as large as several nanometers due to a change in the geometrical shape of the head, leading to a decrease in recording performance and a malfunction of the head. In order to solve this problem, two methods have been used to compensate for changes in the floating amount at low temperatures. In one method, a heating coil is provided in the head, thereby protruding the read-write area. The actual head-disk spacing remains unchanged. Since the heating coil is added to the head at the wafer level, this method further complicates the entire manufacturing process. In an alternative method, a high current is passed through the writer to heat the pole area and project it to adjust the floating amount. As can be seen here, both techniques attempt to project the pole tip region. As a result, the minimum floating point moves to the protruding magnetic pole tip region, and the magnetic pole tip region may be left unprotected against contact that may occur due to distortion on the disk surface. is there.
ディスクのような磁気記憶媒体上方の磁気ヘッドの浮動量を調整するためのシステムおよび方法が開示される。チャージ用導電体が電荷をスライダに与えることができるようにするため、磁気ヘッドから離れたスライダに、チャージ用電気パッドを結合させることができる。準並列(quasi−parallel)コンデンサとして作用することにより、ヘッド−ディスク界面内の間隔の大きさを、印加された電圧の量に基づいて増減させることができる。スライダはサスペンションから電気的に絶縁されていてよい。フィードバック制御システムにより、スライダおよびディスクを取り囲む温度またはその他の環境条件を測定することによって、ヘッド−ディスクの間隔を監視および制御することができる。 A system and method for adjusting the floating amount of a magnetic head over a magnetic storage medium such as a disk is disclosed. The charging electrical pad can be coupled to the slider remote from the magnetic head so that the charging conductor can provide charge to the slider. By acting as a quasi-parallel capacitor, the size of the spacing within the head-disk interface can be increased or decreased based on the amount of applied voltage. The slider may be electrically isolated from the suspension. A feedback control system can monitor and control the head-disk spacing by measuring the temperature or other environmental conditions surrounding the slider and disk.
図3は、本発明において実践されるような、スライダおよびサスペンションの一実施形態を示す。スライダ5は、磁気読取り/書込みヘッド7または磁気読取り/書込みトランスジューサを収納している。ヘッド7とディスク76との間の界面は、準並列コンデンサとして構成し得る。磁気ヘッド7は上部電極として作用し、一方磁気ディスク76は下部電極として作用する。磁気ヘッド7および磁気ディスク76は小さなエアギャップで分離されている。ヘッド−ディスク界面(HDI)に対して低電圧が印加された場合、浮動量は、式f=kv2/d2に従って、印加電圧と共に減少する。記号fは、2つの電極(すなわち、ヘッド7とディスク76)間の引力を表わす。記号kは、一定値を表わす。記号vは、両電極に印加された電圧またはヘッド7とディスク76の間の静電界の電位差を表わしている。記号dは、ヘッド7とディスク76との間の距離を表わす。上記式は、高電圧で増大したfによって必要とされるように、印加電圧の増大に伴ってdが減少することを示す。換言すると、電圧の印加により、ヘッドとディスクとの間の間隔を減少させることができる。
FIG. 3 illustrates one embodiment of a slider and suspension as practiced in the present invention. The slider 5 houses a magnetic read / write head 7 or a magnetic read / write transducer. The interface between the head 7 and the
一実施形態においては、第1の導電体310および第2の導電体320は、磁気ヘッド7を電子フィードバックシステム330に結合できる。第1の導電体310は、電圧を磁気ヘッド7に印加することができる。第1の導電体310は、ウェーハプロセス中にスライダ5の後縁において電気パッドを付加することによって、該スライダ5に結合可能である。電気パッドはスライダ5のいずれのパッドからも分離し、かかるいずれのパッドからも電気的に絶縁される。スライダ5は、通常接地されているサスペンション74から電気的に絶縁されていてよい。スライダ5は、小さな電圧がスライダ5に印加された場合に、サスペンション74を通した大地へのいかなる漏れ電流も許容しない高い電気抵抗を有する接着剤340を用いて、サスペンション74に結合することができる。浮動量モニタシステムすなわち電子フィードバックシステム330を、ディスクドライブエレクトロニクスシステム内に組み込んで、各ヘッドについて個別に浮動量を正確に制御し、浮動量が低下している間に考えられるヘッド−ディスク接触を防止することが可能である。フィードバックシステム330は、第2の導電体320を介して送信されたリードバック(read−back)信号を用いることによってヘッド−ディスク間隔を監視する。リードバック信号は、ヘッド−ディスク間隔の変化に感応する振幅、振幅変調またはその他の電気信号であってよい。リードバック信号はまた、スライダ5を取り囲む温度またはその他の環境条件に関するデータも含むことができる。フィードバックシステム330は、測定されたヘッド−ディスク間隔に基づきスライダ5に正確な電圧を送ることによって、ヘッド−ディスク間隔を制御することができる。
In one embodiment, the
図4を参照すると、本発明の第1の実施形態が示されている。この実施形態においては、後縁に読取りおよび書込み電気部品を含むスライダ401が示される。サスペンション421上の電気部品に読取り/書込み電気部品を電気的に接続するため、スライダ上には、ボンディングパッド409および411が具備されている。この実施形態においては、サスペンションの電気部品は、それぞれ読取り/書込み信号のためのボンディングパッド415、417に結合されている4つの導電トレース405、407を含む。当該技術分野において既知であるような標準的なサスペンションにおいては、導電トレース405、407は、サスペンション421の中に内蔵されていてもよいし、あるいはサスペンションに結合されているフレキシブル回路などの中に別途作り上げられてもよい。また、トレースは、記憶媒体からのデータの読取りおよび記憶媒体へのその書込みを制御するディスクドライブの電気部品(例えば、図4中には示されていないプリアンプ)に電気的に結合されている。
Referring to FIG. 4, a first embodiment of the present invention is shown. In this embodiment, a
本発明のこの実施形態によると、スライダ401は、従来の要領で(例えば、電気絶縁性接着剤を用いて)サスペンションの舌状部403に結合される。スライダ401の外表面には、分離したチャージ用ボンディングパッド413が具備されている。このチャージ用ボンディングパッド413は、ヘッド構造内に組込まれた導電性経路または直接接触のいずれかを通してスライダ401に電気的に接続される。電子フィードバックシステム330への導電経路を提供するために、チャージ用トレース419に沿ってサスペンション上には個別のチャージ用パッド420が具備される。スライダ401が舌状部403に付着されると、スライダのボンディングパッド409、411、413は、例えば金ボールボンディング構造により、サスペンションのボンディングパッド417、415、420に電気的に結合できる。超音波ボンディングおよびはんだづけを含めた電気接続方法を使用することも可能である。
According to this embodiment of the invention, the
図5は、印加された電圧に対しヘッド−ディスク間隔の変化をプロットしたダイナミック電気試験(DET)の標準的グラフである。ヘッド−ディスク間隔の変化は、リードバック信号パルスの50%高さでの電力幅(PW50)により測定された。PW50は、ヘッド−ディスク間隔と共に直線的に変化する。これらの測定を得るために、電圧源としてDC電源が用いられ、−2から+2ボルトまでの電圧が使用された。プロット中に示されているように、浮動量(PW50)は、電圧が正であるか負であるかとは無関係に、印加電圧と共に減少する。0〜2ボルトの電圧範囲について、PW50は約0.12μin(0.3×10-2μm)または0.06μin(0.15×10-2μm)/ボルトである。従って、0.06μinの浮動量については、低温動作条件で起こり得るように、補償するのに1ボルトで充分となる。 FIG. 5 is a standard graph of a dynamic electrical test (DET) plotting the change in head-disk spacing versus applied voltage. The change in head-disk spacing was measured by the power width (PW50) at 50% height of the readback signal pulse. PW50 varies linearly with the head-disk spacing. To obtain these measurements, a DC power source was used as the voltage source, and voltages from -2 to +2 volts were used. As shown in the plot, the floating amount (PW50) decreases with the applied voltage, regardless of whether the voltage is positive or negative. For a voltage range of 0-2 volts, the PW50 is about 0.12 μin (0.3 × 10 −2 μm) or 0.06 μin (0.15 × 10 −2 μm) / volt. Thus, for a float of 0.06 μin, 1 volt is sufficient to compensate, as may occur at low temperature operating conditions.
ヘッド−ディスク界面での電荷または電圧の印加に伴う1つの問題点は、巨大磁気抵抗(GMR)センサに対して静電損傷が及ぼされる可能性である。業界で用いられている大半のGMRセンサは、約5ボルトの閾値を有する。従って、ヘッド−ディスク界面に対する1ボルト以下の電圧といったような低電圧の印加は、GMRセンサに対して静電気損傷をひき起こす確率は低い。 One problem with applying charge or voltage at the head-disk interface is the potential for electrostatic damage to giant magnetoresistive (GMR) sensors. Most GMR sensors used in the industry have a threshold of about 5 volts. Therefore, the application of a low voltage such as a voltage of 1 volt or less to the head-disk interface has a low probability of causing electrostatic damage to the GMR sensor.
本明細書において複数の実施形態が特定的に例示され記述されているものの、本発明の修正および変形形態が以上の教示により網羅されており、本発明の精神および意図された範囲から逸脱することなしに、特許請求の範囲内に入るものであるということがわかるだろう。 While several embodiments have been specifically illustrated and described herein, modifications and variations of the present invention are covered by the above teachings and depart from the spirit and intended scope of the present invention. None will be understood to fall within the scope of the claims.
2,4 レール
5 スライダ
6 前縁
7 磁気読取り/書込みヘッド
8 後縁
40 ヘッドジンバルアセンブリ(HGA)
72 アクチュエータ
74 サスペンション
76 磁気ディスク
310 第1の導電体
320 第2の導電体
330 電子フィードバックシステム
340 接着剤
401 スライダ
403 舌状部
405,407 導電トレース
409,411,413 スライダのボンディングパッド
419 チャージ用トレース
415,417,420 サスペンションのボンディングパッド
421 サスペンション
2, 4 Rail 5 Slider 6 Leading edge 7 Magnetic read /
72
Claims (29)
前記磁気ヘッドから分離した前記スライダに結合されたチャージ用電気パッドと、
電荷を前記スライダに印加すべく前記電気パッドに結合されたチャージ用導電体と、
を有してなるスライダ。 A magnetic head coupled to the slider having a first electrical pad set for reading data from the magnetic storage medium and a second electrical pad set for writing data to the magnetic storage medium;
An electrical pad for charging coupled to the slider separated from the magnetic head;
A charging conductor coupled to the electrical pad to apply a charge to the slider;
A slider comprising:
サスペンションと、
前記サスペンションに結合されたスライダと、
前記磁気記憶媒体からデータを読取るための第1の電気パッドセットおよび前記磁気記憶媒体にデータを書込むための第2の電気パッドセットを有する、前記スライダに結合された磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドから分離した前記スライダに結合されたチャージ用電気パッドと、
電荷を前記スライダに印加すべく、前記電気パッドに結合されたチャージ用導電体と、
を有してなるシステム。 A magnetic storage medium;
Suspension,
A slider coupled to the suspension;
A magnetic head coupled to the slider having a first electrical pad set for reading data from the magnetic storage medium and a second electrical pad set for writing data to the magnetic storage medium;
An electrical pad for charging coupled to the slider separated from the magnetic head;
A charging conductor coupled to the electrical pad to apply a charge to the slider;
A system comprising.
前記磁気データ記憶媒体との関係において前記スライダ上に電荷を作り出すべくチャージ用電気パッドに電圧を印加する段階と、
を有してなる方法。 Floating the slider above the magnetic data storage medium, the slider being coupled to a read electrical pad set on the slider and a charging electrical pad electrically isolated from the write electrical pad set; ,
Applying a voltage to a charging electrical pad to create a charge on the slider in relation to the magnetic data storage medium;
A method comprising:
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